苹果酒、醋中香气物质分析

宋 静，陈 平，王玉莹，张玉刚，戴洪义*

（青岛农业大学 园林园艺学院，山东 青岛 266109）

苹果是我国北方第一大水果，但目前，我国鲜食苹果的消费占苹果消费总量的85%[1]，而加工品种的栽培育种方面仍处于起步阶段。苹果酒和苹果醋是苹果深加工的主要方向，其在调节新陈代谢、促进血液循环、软化血管、降低血脂、控制胆固醇水平、抗氧化性等医疗保健方面都有较好表现[2]，其消费人群也正在逐渐扩大。所以，加工苹果品种的选育受到越来越多的关注。

香气成分决定了苹果深加工产品的风味和典型性，也是决定其类型的主要依据之一[3]，其成分相当复杂，目前为止，检测出的香气物质已经有300多种，包括醇、酯、有机酸、挥发性酚、萜烯醇、内酯、芳香酮等[4]。SCHREIER P等[5]研究发现苹果的特征香气主要由脂类和高级醇构成。FRANTISEK P等[6]研究利用GLC-MS法检测出苹果酸性和中性香气42种。王海波等[7]利用GC-MS分析几个早熟苹果品种果实香气成分，结果显示，3种苹果含有醇类等12类136种香气成分，含量占测定芳香物质总量的93.81%。李记明等[8]研究发现，影响苹果酒风味的主要香气成分是乙酸乙酯、乙酸异戊酯、月桂酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸苯乙酯、正丁醇、正丙醇、苯乙醇、异丁醇、异戊醇。魏永义等[9]研究发现，食醋中的香气成分主要包括醇类、酯类、醛类、酸类、酮类、杂环类等，其种类及比例变化与其构成的香气类型有着直接的关系。20世纪60年代之前，对香气类物质的分析只能依靠人的感官，随着近几年电子科技的发展，研发出了专门用于分析香气类物质的仪器，有助于分析出不同香气物质更细微的差别。香气是评价苹果深加工产品品质的重要指标之一，所以本实验所得结果对苹果深加工产品品质鉴定有一定指导意义。本实验采用的是GC-MS[10]分析。

1 材料与方法

1.1 试验材料

NAR-3T生化培养箱：东南科仪公司；GCMS-QP 2010 plus 气相色谱-质谱联用仪：日本岛津公司；固相微萃取装置及50/30μm DVB/CAR/PDMS 萃取头：北京华尔博科技有限责任公司。

1.1.2 材料与试剂

苹果酒、醋原料：’95-54’和’95-117’（特拉蒙×富士 杂交后代编号）；酵母菌菌种：SY01’；醋酸菌菌种：AS1.41，购于中科院微生物所。

氯化钠为分析纯。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

苹果果实→洗净→破碎→榨汁→果胶酶、淀粉酶处理→过滤→酒精发酵（加酵母菌液）→过滤→陈酿→苹果酒成品

苹果果实→洗净→破碎→榨汁→果胶酶、淀粉酶处理→过滤→酒精发酵（加酵母菌液）→醋酸发酵（加醋酸菌液）→过滤→陈酿→苹果醋成品

[1]国家发展改革委宏观院和农经司课题组：《推进我国农村一二三产业融合发展问题研究》，《经济研究参考》2016年第4期。

1.2.2 发酵样品制备

酒精发酵：向苹果原汁中接入5%已活化好的酵母菌液，放入25℃生化培养箱发酵，每隔24h取样测定至可溶性固形物含量不再变化，作为发酵终点。

醋酸发酵：向苹果酒中接入10%活化好的醋酸菌液，放入30℃生化培养箱中发酵，每隔48h取样测定直至醋酸含量不再升高，作为发酵终点。

1.2.3 发酵液样品处理

量取样品8mL置于15mL样品瓶中，加1.0g NaCl，加盖密封，放55℃加热平台中保持10min；将老化好的固相微萃取器插在样品瓶上，吸附40min后拔出，插入气相色谱仪进样口，于250℃解析5min[11]。

1.2.4 GC-MS条件

色谱条件：DB-WAX（30m×0.25mm×0.25μm）弹性石英毛细管柱，柱温：初始温度30℃，保持2min，以6℃/min升至120℃，再以10℃/min 升至230℃，保持10min；进样口温度250℃；传输线230℃；载气为He气，流速1.0mL/min。

质谱条件：电离方式EI，70eV；离子源温度250℃，质量扫描范围35amu～400amu；发射电流100μA，检测电压1.4kV[11]。

1.2.5 数据处理

数据处理采用Xcalibur软件，利用NIST 08标准谱库自动检索各组分质谱数据，再结合相关文献及标准图谱[12]进行解析，确定香气中的化学成分。按照峰面积归一化法得到各化学组分相对质量百分含量。

2 结果与分析

2.1 GC-MS总离子流色谱图

附图中A、B、C、D分别表示以’95-54’和’95-117’为原料酿造的苹果酒、醋香气成分的GC-MS总离子流色谱图。

2.2 酒、醋香气成分分析

由表1和表2看出，通过GC-MS分析，从95-54苹果酒中检测出48种香气物质，占总峰面积的90.36%。其中醇类相对含量最高占50.76%，脂类次之占总峰面积的33.28%。相对含量排在前5位的香气物质分别为乙醇、乙酸乙酯、异戊醇、乙酸异戊醇、2，3-二甲基萘，相对含量分别为41.26%、23.76%、6.85%、5.14%、1.17%。

95-54苹果醋中检测出42种香气物质，占总峰面积的98.66%。其中羧酸类相对含量最高占88.50%，脂类和醛类次之，分别占总峰面积的2.28、2.29%。相对含量排在前5位的是乙酸、异戊酸、2-甲基丙酸、辛酸、邻苯二甲酸二乙酯，相对含量分别为67.12%、14.26%、2.8%、2.18%、1.52%。

表1 苹果酒、醋香气成分的GC-MS 分析结果Table 1 GC-MS analysis of aromatic components in apple wines and vinegars

续表

表2 95-54、95-117 苹果酒、醋香气物质比较Table 2 Comparison of aromatic substances in apple wines and vinegars between '95-54' and '95-117'

95-117苹果酒中检测出43种香气类物质，占总峰面积的86.59%。其中醇类物质含量最高，脂类次之，分别占总峰面积的64.62、11.80%。相对含量排在前5位的香气物质分别为乙醇占44.01%、6-十三醇占8.80%、异戊醇占6.52%、乙酸乙酯占7.42%、邻苯二甲酸二乙酯占1.96%。

95-117苹果醋中检测出49种香气物质，占总峰面积的99.37%。其中酸类物质含量最高，脂类次之，分别占总峰面积的71.69、12.04%。相对含量排在前5位的是乙酸占57.12%、乙酸异戊酯占7.95%、异戊醇占3.70%、苯甲醛占2.81%、苯乙醇2.42%。

2.3 酒、醋香气成分对比

2种苹果酒中的共有香气成分有36种，其中相对含量较高的有乙醇、异戊醇、乙酸乙酯、令苯二甲酸二乙酯。由于苹果品种不同，原料原有香气不同，发酵过程中不同程度的降解和挥发，造成不同品种苹果酒检测出的香气物质不同，95-54苹果酒中的特有香气成分有9种，95-117苹果酒中的特有香气成分有6种，共有香气物质的相对含量也有一定差异，这造成不同品种的苹果酒表现出不同风格。2个品种的苹果醋中检测出香气主要成分有酸类、脂类和醇类，但其种类和相对含量差异较大，这和于爱梅等[13]研究认为苹果原料香气含量和种类不同，对苹果醋香气品质有重要影响一致。

由苹果酒、醋香气物质差异的分析得出，醋酸发酵过程中各类物质的含量都有不同程度的增减，其中醇类物质和酸类物质相对含量变化最大，95-54苹果酒中的醇类物质由50.76%减少为醋中的1.77%，而酸类物质则是由酒中的1.94%增加为醋中的88.50%；95-117苹果酒中的醇类物质由64.62%减少为醋中的8.87%，而酸类物质侧有酒中的1.23%增加为醋中的71.69%，脂类物质由苹果酒中的22.54%减少为苹果醋中的7.16%，产生这种现象的主要原因是原苹果酒中的酯类物质在醋酸发酵过程中挥发和降解，同时醋酸发酵过程中微生物的作用和酯化反应又重新合成了一部分酯类物质[14]。酮类、醛类物质种类及含量也都有小幅度变化。

3 讨论与结论

苹果酒香气成分是由高级醇、酯类、缩醛、内酯、萜烯及芳香酮等成分[15-16]组成。WITTIAMS A A[17]认为苹果酒中的香气骨架由2-苯乙醇及其酯类和低级脂肪酸组成。本实验中检测出的香气物质包含香气骨架物质及苹果酒香气的特征成分乙酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯等。

苹果醋中的香气成分主要包括酸类、酯类、醛类、醇类、酮类等。其中酯香是苹果醋的特征香气，伊藤等[18]从苹果醋中分离出30种酯香成分，其中乙酸乙酯的含量最高。而本实验中检测出的乙酸乙酯含量较少，这可能是由于发酵工艺、发酵菌种和陈酿时间不同而造成。张霁红等[19]研究发现苹果醋发酵过程中不同状态下有机酸的含量和种类明显不同。

冯涛等[20]对比了新疆野苹果与栽培苹果香气结果表明，新疆野苹果与栽培苹果品种主要香气的种类和成分基本一致，但也存在一定差异。苹果原料的不同，也是造成不同品种的苹果酒、醋表现出不同风格的主要原因之一。本实验采用的原料为加工专用型苹果优系，其香气与常见的鲜食品种有一定差异，但其实验结果对评价苹果深加工产品的优劣有一定指导作用。成熟苹果有香气果实的挥发性物质以酯类和某些醇类物质为主[21]，主要有丁酸乙酯、1-丁醇、乙酸3-甲基丁酯、乙酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯。将这些物质与本实验结果对比得出，苹果酒中保留了原苹果果实的大部分酯类香气物质，而醋酸发酵过程中生成的新的香气成分构成了果醋特有的香味，使苹果原有的香气物质消失殆尽，尤其是酯类物质大量消失[22]，这样的结果与本实验结果相吻合。本实验中苹果酒、醋中的醇类和羧酸类物质含量有较大差异，是由于醋酸发酵的主要目的就是将原苹果酒中的醇类物质转化为羧酸类物质，所以出现这种醇类物质明显减少和酸类物质明显增加的现象，而同时在发酵过程中醋酸菌代谢也产生生成草酸、酒石酸等有机酸[19]，符合酒醋的基本特征。醛类、酮类以及酯类均略有浮动，产生这一现象的原因可能是由于发酵环境不同以及不同程度的挥发和降解。

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